- •2. Кинематика механизмов
- •1. Экстремуму интегральной кривой соответствует ноль на дифференциальной кривой.
- •2. Точке перегиба интегральной кривой соответствует экстремум дифференциальной кривой.
- •Возрастающим значениям интегральной кривой соответствуют положительные значения дифференциальной кривой, убывающим – отрицательные значения.
- •3. Динамический анализ машин и механизмов
- •4. Синтез рычажных механизмов
- •5. Синтез зубчатых механизмов
- •5.9. Элементы нулевого зубчатого колеса
- •5.10. Нарезание зубчатых колес со смещением
- •5.11. Влияние смещения на профиль зуба
- •5.12. Подрезание, интерференция, заострение
- •5.13. Построение картины зацепления
- •5.14. Коэффициент перекрытия
- •5.15. Толщина зуба на окружности произвольного радиуса
- •5.16. Геометрический расчет зубчатой передачи
- •5.17. Блокирующие контуры
- •5.18. Косозубые колеса
- •5.19. Другие виды зацепления
- •Синтез кулачковых механизмов
- •7.Основы теории машин – автоматов
- •7.2. Аналоговые системы управления
- •7.3. Числовое программное управление
- •7.6. Синтез избирательной системы управления
- •8. Роботы и манипуляторы
- •Контрольные вопросы
- •212005, Г. Могилев, пр. Мира, 43
Контрольные вопросы
Что понимается под словом робот в широком смысле слова?
Как классифицируются манипуляционные роботы?
Начертите функциональную схему автоматического робота.
Что такое промышленный робот?
По каким признакам квалифицируются промышленные роботы ?
Охарактеризуйте назначение глобального, регионального и локального движения робота.
Сколько степеней свободы должен иметь полный манипулятор ?
Как реализуется кинематическая цепь региональных движений ?
Дайте сравнительную оценку манипуляторов с прямоугольной, цилиндрической, сферической системами координат.
Нарисуйте схему шарнирного робота.
Как обычно осуществляется кинематическая цепь ориентирующих движений?
Как задается ориентация тела в пространстве?
Запишите матрицы элементарных поворотов вокруг осей x, y, z.
В чем состоит прямая задача кинематики манипулятора?
В чем состоит обратная задача кинематики манипулятора?
В чем состоит предварительный силовой расчет манипулятора?
Как определить мощность привода для вращательного движения уравновешенной руки манипулятора?
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
Введение 4
1. ОСНОВЫ СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА МЕХАНИЗМОВ.
1.1. Основные понятия курса теории механизмов, машин и
манипуляторов 11
Виды и классификация кинематических пар 12
Кинематическая цепь. Кинематическое соединение 14
Число степеней свободы механизма 15
Классификация плоских механизмов с низшими парами 17
Разновидности четырехзвенных рычажных механизмов 18
Зубчатые, кулачковые, фрикционные механизмы 20
КИНЕМАТИКА МЕХАНИЗМОВ
2.1. Задачи кинематики механизмов 23
План положений механизма 23
Основные кинематические соотношения 24
Метод планов скоростей и ускорений
План скоростей шарнирного четырехзвенника 27 2.5. План ускорений шарнирного четырехзвенника 29
Планы скоростей и ускорений кулисного механизма 30
Метод кинематических диаграмм 35
Аналитический метод исследования
открытой кинематической цепи 37
Кинематическое исследование рычажных механизмов
с замкнутыми цепями 38
Обобщенные координаты, уравнения связей,
математическая модель пространственной кинематической
цепи 43
ДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ
Задачи динамики машин 46
Классификация сил в механизмах 46
Сила инерции 47
Силы инерции в поступательном, вращательном и сложном движении 52
Силовое исследование механизмов методами кинетостатики 54
Условие статической определимости кинематической цепи 55
Метод планов сил 56
Метод рычага Жуковского 58
Аналитический метод силового исследования 59
Задача уравновешивания ротора 59
Статическая неуравновешенность ротора 60
Моментная неуравновешенность ротора 61
Полное уравновешивание ротора с известным
расположением масс 62
Балансировка на машинах 63
Уравновешивание механизмов 63
Силы трения в механизмах. Законы трения 64
Трение в поступательной паре 65
Трение во вращательной паре 67
Трение в высших парах 68
Динамический анализ механизмов. Приведение сил и масс 68
Уравнение движения машины в дифференциальной форме 70
Пример динамического исследования колодочного тормоза 71
Численное решение дифференциального уравнения 71
Периоды работы машины 72
Регулирование неравномерности хода машины 73
Автоматические регуляторы скорости 75
Одномассовая упругая модель механизма 76
Характеристики упругих звеньев 80
СИНТЕЗ РЫЧАЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ
Задачи синтеза механизмов 85
Структурный синтез рычажных механизмов 85
Синтез четырехзвенных механизмов
по заданным положениям звеньев 87
Синтез механизмов по коэффициенту производительности 88
Учет угла давления при синтезе механизмов 89
Направляющие механизмы. Механизмы с выстоями 90
Шаговые механизмы. Мальтийские механизмы 91
Механизмы пантографов 92
Синтез механизмов методами оптимизации 93
Синтез сферических рычажных механизмов 95
СИНТЕЗ ЗУБЧАТЫХ МЕХАНИЗМОВ
Классификация зубчатых механизмов 98
Понятие о центроидных механизмах 99
Основной закон зацепления 100
Эвольвента окружности, построение и свойства 101
Уравнение эвольвенты в полярных координатах 102
Эвольвентное зацепление 103
Изготовление зубчатых колес 107
Исходный контур 104
Элементы нулевого зубчатого колеса 105
Нарезание зубчатых колес со смещением 106
Влияние смещения на профиль зуба 107
Подрезание, интерференция, заострение 107
Построение картины зацепления 109
Коэффициент перекрытия 109
Толщина зуба по окружности произвольного радиуса 111
Геометрический расчет зубчатой передачи 111
Блокирующие контуры 112
Косозубые колеса 113
Другие виды зацепления 114
Пространственные зубчатые передачи 115
Передаточное отношение и передаточное число 117
Расчет рядовой коробки передач 118
Планетарные зубчатые механизмы 119
Аналитический метод определения передаточного
отношения и угловых скоростей планетарных механизмов 120
Кинематический анализ автомобильного дифференциала 121
Замкнутые дифференциальные механизмы 122
Дифференциальные коробки передач 123
Графический метод анализа планетарных механизмов 123
Условия соосности, соседства, сборки планетарных механизмов 124
Пример синтеза планетарного механизма 126
Волновая передача 127
Планетарные механизмы робототехнического назначения 128
СИНТЕЗ КУЛАЧКОВЫХ МЕХАНИЗМОВ
Виды кулачковых механизмов 133
Заменяющие механизмы 134
Элементы профиля кулачка 135
Выбор закона движения толкателя 136
Изготовление кулачков 137
. Анализ кулачковых механизмов 137
Угол давления и его связь с размерами кулачка 138
Определение основных размеров кулачкового
механизма с коромыслом 140
Определение размеров кулачкового механизма
с тарельчатым толкателем 142
Построение профиля кулачка по заданному
закону движения толкателя 144
Динамический анализ кулачковых механизмов 147
ОСНОВЫ ТЕОРИИ МАШИН-АВТОМАТОВ
Основные понятия теории машин-автоматов 152
7.2. Аналоговые системы управления 152
Числовое программное управление 155
Система управления по времени 156
Основы синтеза логических систем управления 157
Синтез избирательной системы управления 159
РОБОТЫ И МАНИПУЛЯТОРЫ
Общие сведения о роботах и манипуляторах 162
История развития робототехники 163
Классификация роботов 164
Промышленные роботы 166
Структура и геометрические характеристики манипуляторов 170
Задание ориентации твердого тела 175
Кинематика манипулятора 179
Обратная задача кинематики манипулятора 184
Предварительный силовой расчет манипулятора 185
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Активная линия зацепления 109
Анкерный механизм 91
Автоматизированный робот 165
Автоматическая линия 152
Асинхронный кардан 96
Блок управления 152
Блок-схема системы управления 160
Биотехнический робот 164
Входное звено 12 Выходное звено 12
Вариатор 21
Вращательное движение 25
Волновая передача 21
Волновая зубчатая передача 127
Высшие пары 13
Головка зуба 104
Грейферный механизм 91
Глобальные движения 170
Делительная прямая 104
Делительная окружность 105
Движущая сила 46
Динамическая эквивалентность 68
Динамика механизмов 46
Деталь 11
Двухкривошипный механизм 18
Дифференциал 12
Двухкоромысловый механизм 18
Диада 16
Диалоговое управление 165
Заострение зуба 108
Звено приведения 68
Замкнутая кинематическая цепь 14
Зубчатый механизм 20
Зубчато-рычажный механизм 20
Закон Ньютона 48
Зубчатый ряд 20
Зона обслуживания 175
Зубчатое колесо 98
Зубчатая передача 98
Зубчатый механизм 98
Избыточные связи 16
Инволюта 102
Исходный контур 104
Интерференция 108
Информационная машина 11
Инерциальная система отсчета 47
Исплнительное устройство 175
Исполнительный орган 152
Информационная система 166
Исполнительная система 166
Интеллектный робот 167
Кинематическая схема механизма 12
Конструктивная схема механизма 12
Кинематическое соединение 14
Класс группы 18 Класс механизма 18
Кисть робота 174
Коэффициент смещения 106
Кинематическая пара 12
Кривошипно – коромысловый механизм 18
Кривошип 18 Коромысло 18
Крестовое соединение 15
Кулисный механизм 17
Кривошипно-ползунный механизм 17
Камень 17
Крестовая муфта 17
Кулачковый механизм 20
Коромысло 20
Кинематика 23
Круговое поступательное движение 25
Кинематическая теорема Кориолиса 48
Крайнее положение механизма 88
Коэффициент производительности 88
Кулачок 133
Командное управление 164
Копирующий робот 164
Кардан 95
Коэффициент перекрытия 109
Локальные движения 170
Мультипликатор 117
Мертвое положение 86
Механизм косой шайбы 96
Механизм косой шайбы 96
Моментная неуравновешенность 61
Машина 11
Машина-автомат 11
Манипулятор 11
Механизм 14
Метод преобразования координат 37
Механизм 1-го класса 16
Механизм с качающейся кулисой 17
Механизм Ольдгейма 17
Механизм с вращающейся кулисой 17
Метод преобразования координат 23
Метод кинематических диаграмм 35
Механизм 11
Масштабный коэффициент 23
Метод засечек 23
Метод кинетостатики 54
Механизм свободного хода 91
Мальтийский механизм 91
Матрица Якоби 184
Манипулятор 166
Машина-автомат 152
Редуктор 117 Передаточное отношение 117
Передаточное число 117
Условие соосности 125 условие сборки 125
Условие соседства 125
Эвольвента 101 Угол профиля эвольвенты 102
Эвольвентная функция 102
Начальная окружность 103 Способ копирования 103
Способ обкатки 103
Теоретический исходный контур 104
Шаг рейки 104 Толщина зуба 104
Ширина впадины 104
Начальная прямая 104
Ножка зуба 104 Производящий исходный контур 104
Смещение 106
Угол перекрытия 110
Одномассовая динамическая
модель механизма 68
Существование кривошипа 86 Теорема Грасгофа 86
Направляющие механизмы 90
Прямой ключ Гука 96 Синхронный кардан 96 Универсальный кардан Рзеппа 96
Уравновешивающая сила 56 Условие статической
определимости системы 55
Статическая неуравновешенность 60
Самоторможение 66
Прямая задача динамики 46 Обратная задача динамики 46
Энергетическая машина 11
Технологическая машина 11 Транспортная машина 11
Звено 11
Стойка 11
Промежуточное звено 12
Элемент кинематической пары 12
Структурная схема механизма 12
Обобщенная координата 14 Кинематическая цепь 14
Плоская кинематическая цепь 14
Пространственная кинематическая цепь 14
Открытая к4инематическая цепь 14
Начальное звено 16
Шарнирный четырехзвенник 18
Сложное движение 26 Переносная скорость 26
Относительная скорость 26
Фрикционный механизм 21
Траектория 24
Шатунная кривая 24 Плоское движение 24
Поступательное движение 24
Теорема Жуковского 58 План скоростей механизма 28
Свойство подобия 28 Плоские кинематические пары 13
Пространственные кинематические пары 13
Низшие пары 13
Число степеней свободы 15
Обобщенные координаты 15
Степень подвижности 15
Формула Сомова-Малышева 15
Формула Чебышева 15
Шарнир Гука 15
Пространственный семизвенник 16
Рычажные механизмы 16
Структурная (ассуровская ) группа 16
Трехповодок 16
Шатун 17
Тангенсный механизм 17
Синусный механизм 17
Планетарный механизм 20
Толкатель 20
План положений механизма 23
Прямолинейное движение 25
Переносное ускорение 27
Относительное ускорение 27
Правило Жуковского 27
План скоростей звена 27
План ускорений звена 29
Свойство подобия плана ускорений 29
Прямая задача кинематики 38
Сила полезного сопротивления 47
Сила вредного сопротивления 47
Сила тяжести 47
Сила реакции в кинематической паре 47
Сила инерции 47
Принцип Даламбера 48
Центростремительная сила 49
Центробежная сила 49
Шаговый механизм 91
Храповый механизм 91
Региональные движения 170
Угол сервиса 174
Коэффициент сервиса 174
Рабочий орган 175
Рабочее пространство 175
Рабочая зона 175
Погрешнгсть позиционирования 175
Погрешность отработки траектории 175
Переносная степень подвижности 170
Ориентирующая степень подвижности 171
Управляющая система 166
Промышленный робот 166
Робот 1-го поколения 166
Робот 2-го поколения 167
Робот третьего поколения 167
Рабочая зона манипулятора 168
Программное управление 169
Позиционное управление 169
Шаговый злектродвигатель 155
Реле 158
Логический элемент 158
Избирательная система управления 159
Робот 162
Сервоуправление 163
Интерактивный робот 165
Супервизорное управление 165
Рядовая зубчатая передача 118
Окружность минимального радиуса 135
Выстой 135
Цикл 152
Сервоклапан 154
Система управления по упорам 154
Числовое программное управление 155
Шарнир Гука 95
Универсальный шарнир 95
Передаточное отношение 98
Полюс зацепления 109
Теоретическая линия зацепления 109
Угол зацепления 109
Уравнение зацепления 112
Учебное издание
Борисенко Леонид Анатольевич
ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ, МАШИН И МАНИПУЛЯТОРОВ
Редакторы Е.А.Баранкевич
А.Т. Червинская
Подписано в печать Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная.
Усл. печ. л. . Уч.- изд. л. . Тираж экз. Заказ N _______
Издатель и полиграфическое исполнение:
Могилевский государственный технический университет
Лицензия ЛВ N 243 от 22.02.2001 г., лицензия ЛП N 165 от 22.02.2001 г.